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1、基于CAXA制造工程师的齿轮造型与加工仿真2011年第45卷No9基于CAXA制造工程师的齿轮造型与加工仿真35杜家熙，郑素真河南科技学院;河南信阳市公路工程实验检测中心摘要:根据渐开线齿轮齿面形成原理，基于CAXA数控加工软件的公式曲线功能绘制齿轮渐开线齿廓，得到齿轮的精确模型，并在此基础上提出一种齿轮三维建模及生成刀具加工轨迹的方法,完成从零件设计到加工一体化的过程.关键词:渐开线齿轮;齿轮造型;加工仿真中图分类号:TG61文献标志码:AModellingandMachiningSimulationBasedOilGearManufactur
2、ingEngineersCAXADuJiaxi.ZhengSuzhenAbstract:BasedoninvolutegeartoothsurfaceformingpnrncipleofNCmachiningsoftwareandtheformulaCAXAinvolutecurvefunctiondrawinggeartoothprofile,the3Dmodelingofgearandamethodofcreatingtoolprocessingtrackareputforward.Thentheintegrationfrompartdesi
3、gntoprocessinghasbeenachieved.Keywords:involutegear;gearmodelling;machiningsimulation1引言齿轮传动具有工作可靠，使用寿命长，瞬时传动比恒定，效率高，结构紧凑等优点，因此在机械行业中应用非常广泛•随着CAD/CAM/CAE技术的飞速发展，无论是齿轮的三维建模,虚拟装配还是齿轮机构的运动仿真及数控加工，都要求精确构建渐开线齿轮的三维模型•由于标准的直齿渐开线齿轮的齿廓是一段渐开线，它是基圆上的一条切线绕着基圆做纯滚动时该切线上的一固定点形成的轨迹，因此渐开线的绘制成
4、为齿轮建模的一个难点•目前普遍采用的方法是通过参数化方法，利用渐开线公式计算得到精确的齿廓数据点,本文提出了一•种利用CAXA制造工程师快速绘制渐开线肓齿圆柱齿轮三维模型和数控仿真加工的方法.2渐开线齿轮造型原理根据机械原理可知，渐开线直齿圆柱齿轮的慕本参数如下:齿数z,基圆直径db,齿顶圆直径d.,齿根圆肓径df,分度圆肓径d,齿顶高h,齿根高hf,齿高h+hf,齿厚s,齿槽宽e,齿距P二e+s・为了方便计算，引入模数m=p/n,则其他各量为:ha=ham,d=椒,h仁(+C)m,dh=dcosa,S=e:mn/2,d仁d—2hf,da=d+2
5、A.其中,,c,a(a取20.)为已知•由此可知,只需模数m,齿数z两个参数就能大致表达出齿轮的外收稿日期:2011年4月形，但是仍不能精确绘制齿轮的渐开线…1.渐开线齿轮三维造型的关键是生产符合要求的渐开线轮齿.利用CAXA制造工程师的公式曲线功能可以牛成渐开线齿廓.渐开线的直角坐标系参数方程为:”(1)tl,()=Rb(sint+teost)一式中,,y为渐开线上任一点的直角坐标值;Rb为渐开线基圆半径,Rb=Rcosa,OL=20・；t为渐开线展角,以弧度度量.标准齿轮的齿厚S和槽宽e相等，即s=e=mn/2o齿轮三维造型的步骤:进入草图绘
6、制状态一画出齿顶圆，齿根圆和分度圆一应用公式曲线绘制出渐开线一画出齿根曲线一用镜像功能拷贝出轮齿的另一侧齿廓一裁剪出需要的齿顶和齿根一根据齿数，用圆周阵列功能绘制出全部齿廓曲线一应用拉伸增料功能牛成三维实体造型［•3造型过程下面以模数为4,齿数为20的标准直齿圆柱齿轮为例，说明其三维造型过程.已知齿顶高系数=1,齿顶隙系数c=0.25,模数Fig二4,齿数彳二20.计算分度圆直径d=80mm,齿顶圆盲径d.=88mm,齿根圆直径d仁70mm,基圆直径db=75.18mm,齿顶高h二4mm,齿根高h仁5mm,齿厚s=e=6.28mm36选取XOY平
7、面为视图平面和作图平面，激活”草图绘制”模式.⑴绘制齿顶圆，齿根圆和分度圆.单击”圆”图标,选取”圆心一半径”，拾取坐标原点为圆心点，分别输入半径44mm,35mm和40,绘制出齿顶圆，齿根圆和分度圆.(2)绘制渐开线齿廓.单击”公式曲线”图标，弹出”公式曲线”对话框(见图1),按式(1)给定参数方程及相关参数，基圆直径dh二75.18mm.拾取坐标原点为渐开线定位点，做一个轮齿齿廓.图1渐开线参数设置对话框(3)做一个轮齿齿根.渐开线具有”基圆内无渐开线”的特性，因此，当基圆直径大于或小于齿根圆直径时，齿廓曲线的情况是不一样的•计算临界时齿轮的
8、齿数，设RbMR,分别将齿根圆半径和基圆半径公式代人上式，即吉c.s2OP21榭一1.25m(2)可得<41.5因此当齿轮齿数$42时，
